package com.muchfish.algorithm.array;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * <a href="https://leetcode.cn/problems/4sum/description/">题目：18. 四数之和</a>
 * <br>
 * 题目描述：<br>
 * 给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ，和一个目标值 target 。<br>
 * 请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] （若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）<br>
 * 解题思路：<br>
 * 1.方法一：排序 + 双指针<br>
 * 1.1排序<br>
 * 1.2去重<br>
 * 1.2.1 每一种循环枚举到的下标必须大于上一重循环枚举到的下标；<br>
 * 1.2.2 同一重循环中，如果当前元素与上一个元素相同，则跳过当前元素。<br>
 * 1.3双指针将两层循环简化为一层（基于排序的前提）<br>
 * 1.3.1如果和等于 target，则将枚举到的四个数加到答案中，然后将左指针右移直到遇到不同的数，将右指针左移直到遇到不同的数；<br>
 * 1.3.2如果和小于 target，则将左指针右移一位；<br>
 * 1.3.3如果和大于 target，则将右指针左移一位。<br>
 * 1.4剪枝<br>
 * 1.4.1在确定第一个数之后，如果 nums[i]+nums[i+1]+nums[i+2]+nums[i+3]>target，说明此时剩下的三个数无论取什么值，四数之和一定大于 target，因此退出第一重循环；<br>
 * 1.4.2在确定第一个数之后，如果 nums[i]+nums[n−3]+nums[n−2]+nums[n−1]<target，说明此时剩下的三个数无论取什么值，四数之和一定小于 target，因此第一重循环直接进入下一轮，枚举 nums[i+1]；<br>
 * 1.4.3在确定前两个数之后，如果 nums[i]+nums[j]+nums[j+1]+nums[j+2]>target，说明此时剩下的两个数无论取什么值，四数之和一定大于 target，因此退出第二重循环；<br>
 * 1.4.4 在确定前两个数之后，如果 nums[i]+nums[j]+nums[n−2]+nums[n−1]<target，说明此时剩下的两个数无论取什么值，四数之和一定小于 target，因此第二重循环直接进入下一轮，枚举 nums[j+1]<br>
 */
public class Array10 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = new int[]{1, 0, -1, 0, -2, 2};
        fourSum(nums, 0);
    }

    private static List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> quadruplets = new ArrayList<List<Integer>>();
        if (nums == null || nums.length < 4) {
            return quadruplets;
        }
        Arrays.sort(nums);
        int length = nums.length;
        for (int i = 0; i < length - 3; i++) {
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {
                continue;
            }
            if ((long) nums[i] + nums[i + 1] + nums[i + 2] + nums[i + 3] > target) {
                break;
            }
            if ((long) nums[i] + nums[length - 3] + nums[length - 2] + nums[length - 1] < target) {
                continue;
            }
            for (int j = i + 1; j < length - 2; j++) {
                if (j > i + 1 && nums[j] == nums[j - 1]) {
                    continue;
                }
                if ((long) nums[i] + nums[j] + nums[j + 1] + nums[j + 2] > target) {
                    break;
                }
                if ((long) nums[i] + nums[j] + nums[length - 2] + nums[length - 1] < target) {
                    continue;
                }
                int left = j + 1, right = length - 1;
                while (left < right) {
                    long sum = (long) nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];
                    if (sum == target) {
                        quadruplets.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]));
                        while (left < right && nums[left] == nums[left + 1]) {
                            left++;
                        }
                        left++;
                        while (left < right && nums[right] == nums[right - 1]) {
                            right--;
                        }
                        right--;
                    } else if (sum < target) {
                        left++;
                    } else {
                        right--;
                    }
                }
            }
        }
        return quadruplets;

    }

}
